多艙室爆炸致比格犬血清皮質(zhì)醇、生長激素、泌乳素的變化及其與傷情的關(guān)系

皇甫羅鍇 程 崗 賈 博 王淑為 郭勝利 任 斌 李彥騰 張劍寧

在現(xiàn)代戰(zhàn)爭中，顱腦損傷是最常見的致傷原因之一。艙室內(nèi)爆炸與自由場爆炸有著不同的特點，在艙室密閉的環(huán)境下，由于機柜和艙室壁的反射作用，會產(chǎn)生多個波峰，從而造成多次損傷，而且持續(xù)時間明顯延長[1]。對于顱腦爆震傷的研究，以往常常關(guān)注神經(jīng)損傷標(biāo)志物以及相關(guān)炎性細(xì)胞因子的變化[2]，然而 Baxter 等[3]發(fā)現(xiàn)，相對于普通顱腦損傷，顱腦爆震傷在傷后2～48 個月更容易出現(xiàn)垂體前葉功能障礙，并提出要常規(guī)檢查垂體功能，以決定是否進(jìn)行激素替代治療。本實驗通過已建立的多艙室顱腦爆震傷動物模型，研究傷后快速反應(yīng)激素皮質(zhì)醇和非快速反應(yīng)激素[生長激素（growthhormone，GH）、泌乳素（prolactin，PRL）]的變化，并探討可能的病理生理過程，為傷情的判斷及相關(guān)治療措施提供依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 艙室模型 以典型驅(qū)護艦的典型艙室為原型（具體參數(shù)略）。艙室模型共2 個，沿長度方向橫向布置，用于模擬相鄰多艙室爆炸損傷模式。艙室內(nèi)以鑄鋁機柜為原型放于艙室中央。

1.2 爆源 選取國產(chǎn)某型炮彈作為爆源，固定于鋼制彈托架上，距離下甲板1.2 m，電引信引發(fā)起爆。定義爆源所在艙室為當(dāng)艙，相鄰艙室為鄰艙。

1.3 實驗動物 選用健康成年比格犬48只（北京瑪斯公司提供），體重10～12 kg。動物保持清醒狀態(tài)，裝入犬籠中用繩索自然體位直立同定，隨機放于當(dāng)艙和鄰艙，各24只。

1.4 觀察指標(biāo)

1.4.1 沖擊波壓力測定 在爆炸當(dāng)艙和鄰艙，炮彈飛散角度以外的部位布設(shè)量程合適的壓力傳感器，測量爆炸產(chǎn)生的沖擊波壓力和準(zhǔn)靜態(tài)壓力。各工況測點由武漢理工大學(xué)和昆山雙橋傳感器廠布置（圖1），測點布置高度與相應(yīng)工況的炮彈高度一致。傳感器安裝之前，須在測點位置布置傳感器基座，測量之前將傳感器與基座擰緊固定。

圖1 仿真模型示意圖

1.4.2 動物存活及傷情判斷 觀察爆炸后24 h實驗犬的存活情況并進(jìn)行解剖分析。

1.4.3 HE 染色觀察組織病理學(xué)變化 將固定好的存活犬腦組織行常規(guī)石蠟包埋切片，厚度2 mm。隨后脫蠟、水化、蘇木素染色、鹽酸乙醇分化、伊紅染色，梯度乙醇脫水，中性樹脂封固，Olympus 顯微鏡下觀察組織的病理形態(tài)學(xué)改變。

1.4.4 血清學(xué)檢測 爆炸前及爆炸后0.5、3、18 h留取比格犬血液，檢測血清神經(jīng)元特異性烯醇化酶（neu?ronspecific enolase，NSE）、皮質(zhì)醇、GH及PRL。

1.5 統(tǒng)計學(xué)處理 采用SPSS 19.0軟件進(jìn)行分析；計量資料以表示，采用單因素方差分析和SNK-q檢驗，P＜0.05為差異有統(tǒng)計學(xué)意義。

2 結(jié)果

2.1 沖擊波壓力和準(zhǔn)靜態(tài)壓力測定結(jié)果 起爆后，當(dāng)艙內(nèi)壓力急劇升高，形成單個波峰（超過3 000 kPa），其中測點1 和測點2 處壓力值最高，在角隅處（測點3）峰值有所減弱。艙室壁破潰后沖擊波傳入鄰艙，鄰艙壓力呈持續(xù)緩慢上升的特征，最高峰較當(dāng)艙明顯降低（低于170 kPa）。見圖2。

圖2 壓力測定點的沖擊波時程曲線

圖3 存活實驗犬腦組織病理檢查

表1 實驗犬血清檢測指標(biāo)的變化

2.2 傷后實驗犬傷亡情況 48 只動物中，共死亡20只，其中即刻死亡 15 只，傷后 24 h 內(nèi)死亡 5 只；死亡率為41.67%（20/48）。當(dāng)艙動物死亡率（70.83%，17/20）明顯高于鄰艙動物（12.50%，3/20；P＜0.05）。20只死亡動物中，顱腦貫通傷3只，腦出血7只，肺損傷8只，肝損傷4只，腎損傷3只，胃穿孔3只，脾損傷2只，小腸穿孔4只，肢體離斷3只。

2.3 病理檢查結(jié)果 對存活犬腦組織大體標(biāo)本觀察，有10 只存在明顯的腦挫裂傷或顱內(nèi)血腫（圖3A）。光鏡下觀察均可見病理改變，包括神經(jīng)元彌漫性腫脹，胞漿和胞核染色變淡，并可見淋巴細(xì)胞浸潤及血管周裂隙擴張伴血管內(nèi)皮腫脹（圖3B）。

2.4 血清學(xué)指標(biāo)變化 當(dāng)艙及鄰艙實驗犬爆炸后0.5、3、18 h 血清NSE、皮質(zhì)醇和GH 均顯著高于爆炸前（P＜0.05）。爆后18 h，當(dāng)艙實驗犬血清NSE、GH 明顯高于鄰艙實驗犬（P＜0.05）。血清PRL水平在爆炸后未出現(xiàn)明顯波動（P＞0.05）。見表1。

3 討論

本實驗使用軍艦等比例多艙室模型和制式艦艇炮彈，最大程度地再現(xiàn)真實戰(zhàn)況；通過對比當(dāng)艙與鄰艙艙室內(nèi)壓力的變化、實驗犬死亡率、腦組織病理學(xué)改變以及血清NSE 水平，可以明確當(dāng)艙實驗犬遭受到更為嚴(yán)重的顱腦爆震傷；隨后，檢測了動物血清皮質(zhì)醇、GH、PRL 的含量，發(fā)現(xiàn)皮質(zhì)醇和GH 在傷后都出現(xiàn)顯著升高，并且GH 在傷后18 h 的水平與顱腦損傷程度有關(guān)。

3.1 不同艙室顱腦爆震傷的特點 當(dāng)艙壓力在起爆后出現(xiàn)明顯的單個波峰，且峰值遠(yuǎn)高于鄰艙最高峰，而鄰艙峰值的出現(xiàn)要滯后于當(dāng)艙，并出現(xiàn)多個波峰。這是由于機柜以及艙壁的隔離作用所致，因此當(dāng)艙實驗犬所受到的沖擊波強度要明顯高于鄰艙。即刻死亡犬往往伴有破片傷或沖擊傷導(dǎo)致的重要臟器破裂、出血，對存活犬腦組織進(jìn)行病理檢查，均可見不同程度的病理改變。NSE升高與腦損傷程度具有較高的相關(guān)性，常用于神經(jīng)系統(tǒng)損傷的病情判斷[4]。當(dāng)艙組傷后18 h血清NSE水平高于鄰艙組，這說明當(dāng)艙實驗犬遭受到更為嚴(yán)重的顱腦爆震傷。

3.2 激素水平的變化 發(fā)生垂體功能改變的原因是多種多樣的，包括原發(fā)性損傷以及各種繼發(fā)性損傷。由于垂體的解剖位置及其血液供應(yīng)特點，使垂體更容易在剪切力、水腫或出血的作用下受到損傷[5]。因此，創(chuàng)傷后垂體功能減退的發(fā)生率與創(chuàng)傷的嚴(yán)重程度有著密切關(guān)系[6]。本研究結(jié)果顯示，不論是當(dāng)艙組還是鄰艙組，爆炸后均出現(xiàn)血清皮質(zhì)醇水平的升高。一方面是皮質(zhì)醇分泌的增加，同時也與皮質(zhì)醇降解的減少以及皮質(zhì)醇結(jié)合蛋白的濃縮有關(guān)[7]。Hohl等[8]報道，在嚴(yán)重顱腦損傷前10 h內(nèi)49%的病人出現(xiàn)皮質(zhì)醇水平的升高，在接下來的30 h 內(nèi)仍有23.5%的病人皮質(zhì)醇水平較高。但即使在傷后第1天仍有22%的病人可能出現(xiàn)皮質(zhì)醇分泌不足的表現(xiàn)[9]。因此，對顱腦爆震傷病人進(jìn)行動態(tài)的皮質(zhì)醇水平的測定，及時進(jìn)行替代治療，是十分必要的。

GH呈脈沖式分泌，主要是促進(jìn)機體合成代謝和蛋白質(zhì)合成，促進(jìn)脂肪分解，對胰島素有拮抗作用；并且，GH直接參與缺氧損傷狀態(tài)下中樞神經(jīng)系統(tǒng)的修復(fù)和對少突膠質(zhì)細(xì)胞的保護[10]。本研究發(fā)現(xiàn)當(dāng)艙組和鄰艙組在爆炸后血清GH 水平均出現(xiàn)明顯升高，并且在傷后18 h 當(dāng)鄰艙實驗犬血清GH 水平出現(xiàn)下降時，當(dāng)艙犬血清GH 水平仍保持較高水平。這提示血清GH 水平升高持續(xù)的時間與損傷的輕重有關(guān)。然而，GH 并非一種快速反應(yīng)性激素，因此考慮GH在傷后0.5 h即出現(xiàn)明顯升高是垂體損傷導(dǎo)致其內(nèi)儲存的激素得到即刻釋放所致。在顱腦爆震傷模型中，腦組織往往經(jīng)受更為嚴(yán)重的相對移位，以及由于胸腹腔壓力增高導(dǎo)致的靜脈回流障礙[11]。Wagner等[12]檢測傷后10 d內(nèi)顱腦損傷病人動態(tài)血清GH 水平，發(fā)現(xiàn)其在傷后逐漸降低并恢復(fù)的過程，遺憾的是該實驗并未多次檢測第一個24 h內(nèi)動態(tài)血清GH 水平。王春江等[13]也發(fā)現(xiàn)重型顱腦損傷病人腦脊液GH 水平在傷后14 d內(nèi)出現(xiàn)升高并且與損傷程度有關(guān)。但是也有學(xué)者認(rèn)為血清GH 與顱腦損傷的嚴(yán)重程度無相關(guān)關(guān)系[14]。高PRL 血癥可能是出血、下丘腦的損傷以及藥物所致，但是目前并沒有發(fā)現(xiàn)其與顱腦損傷的嚴(yán)重程度有關(guān)[15，16]。本實驗沒有發(fā)現(xiàn)在傷后超急性期血清PRL水平的升高。

綜上所述，本研究通過多艙室顱腦爆震傷模型發(fā)現(xiàn)血清皮質(zhì)醇和GH 水平在傷后出現(xiàn)劇烈波動，其中GH 有助于在超急性期對傷情的判斷。本實驗僅檢測24 h 內(nèi)激素水平的變化，如果延長觀察時間會更加全面的了解激素水平在顱腦爆震傷中的變化情況，從而對于該病的診斷、預(yù)后判斷和治療方面提供幫助。